硅橡膠是指(zhi)主鏈由(you)硅(gui)(gui)和氧原子(zi)交替構(gou)成,硅(gui)(gui)原子(zi)上通(tong)常連有(you)兩個有(you)機基(ji)團的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。普通(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)含(han)甲基(ji)和少量乙烯基(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成。苯基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)高、低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng),三(san)氟丙(bing)基(ji)及氰基(ji)的(de)(de)(de)(de)引(yin)入(ru)(ru)則(ze)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及耐(nai)油性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)良好(hao),一般在-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯基(ji)后,可(ke)(ke)達(da)-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)能(neng)(neng)也很突出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也能(neng)(neng)承受數周(zhou)或(huo)更長(chang)時(shi)間仍有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可(ke)(ke)耐(nai)300℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)好(hao),氧氣(qi)(qi)透(tou)過率在合成聚合物(wu)中是較高的(de)(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具有(you)生理(li)惰性(xing)、不(bu)會導致凝(ning)血(xue)的(de)(de)(de)(de)突出特(te)性(xing),因(yin)此在醫用領域應用廣泛。
主要品(pin)種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常(chang)按固(gu)化
前(qian)的形態分(fen)(fen)為(wei)(wei)固體硅橡(xiang)膠和(he)液體硅橡(xiang)膠;按(an)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)溫(wen)度分(fen)(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠,高溫(wen)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)硅橡(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體的不(bu)同,可分(fen)(fen)為(wei)(wei)甲基乙烯基硅橡(xiang)膠,甲基苯基乙烯基硅橡(xiang)膠、氟硅,腈硅橡(xiang)膠等;按(an)性(xing)能和(he)用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)、超耐(nai)低溫(wen)型(xing)、超耐(nai)高溫(wen)型(xing)、高強力(li)型(xing)、耐(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是(shi)由美(mei)(mei)國以三(san)氯化(hua)鐵為(wei)催化(hua)劑合(he)成的(de)。1945年,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品(pin)問世。1948年,采用高比表面(mian)積的(de)氣(qi)相法白炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研(yan)制成功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)性(xing)能(neng)躍(yue)升到實用階(jie)段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技術(shu)的(de)基(ji)(ji)礎(chu)。從(cong)二甲基(ji)(ji)二氯硅(gui)烷(wan)合(he)成開始(shi)生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)國家有(you)美(mei)(mei)國。俄羅斯、德國、日本、韓國和(he)中(zhong)國等。中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)工業(ye)(ye)化(hua)研(yan)究(jiu)始(shi)于1957年,多家研(yan)究(jiu)所和(he)企業(ye)(ye)陸續開發出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年底(di),中(zhong)國硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能(neng)力為(wei)135千噸,其(qi)中(zhong)高溫膠(jiao)100千噸。
高(gao)溫(wen)硫化硅橡膠
高(gao)(gao)溫(wen)(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成型的(de)(de)。它(ta)主要(yao)以高(gao)(gao)分子量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙烯基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為生膠(jiao),混入補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑等(deng),在加(jia)(jia)(jia)熱(re)加(jia)(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)成彈性(xing)(xing)體(ti)。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)各(ge)種類型的(de)(de)白炭黑,可(ke)使(shi)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度(du)增加(jia)(jia)(jia)數十倍。有時為了降低成本或(huo)改(gai)善膠(jiao)料性(xing)(xing)能及賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能,也加(jia)(jia)(jia)入相應(ying)的(de)(de)各(ge)種添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)各(ge)種有機過氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)或(huo)加(jia)(jia)(jia)成反應(ying)催化(hua)劑。
加工成型(xing)方法如圖所示。一次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行高分子鏈(lian)的(de)交(jiao)聯(lian)反(fan)應;二次硫(liu)(liu)化(hua)(hua)的(de)目的(de)是進(jin)行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)(liu)化(hua)(hua)劑(ji)分解產物和其他(ta)揮發(fa)性(xing)化(hua)(hua)合物以穩(wen)定硫(liu)(liu)化(hua)(hua)膠的(de)各項性(xing)能(neng)。常用的(de)設備(bei)有開放式煉(lian)膠機、捏合機及真空密煉(lian)機。
主要性能
(1)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯著的(de)特征是高溫(wen)(wen)(wen)(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing),雖然(ran)(ran)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)強度(du)僅是天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)一(yi)半,但在200℃以上的(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境下(xia),硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)保持一(yi)定(ding)的(de)柔韌性(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)表面硬度(du),且(qie)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)無明顯變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般為(wei)-70~-50℃,特殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優異。這對(dui)航空(kong)、宇航工業(ye)的(de)意義重大(da)。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵(jian)對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫(zi)外線等(deng)(deng)十分穩(wen)定(ding),在不(bu)加任(ren)何添(tian)加劑的(de)情(qing)況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)優異的(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)物理(li)機(ji)(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)比通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差(cha),但在150℃的(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)(he)-50℃的(de)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia),其物理(li)機(ji)(ji)(ji)械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)優于通(tong)用橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑性(xing)(xing)(xing)。普(pu)通(tong)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具(ju)有(you)(you)中等(deng)(deng)的(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等(deng)(deng)氣(qi)體(ti)的(de)透氣(qi)性(xing)(xing)(xing)比天然(ran)(ran)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出30-50倍(bei)。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)。硅橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無毒,無味,無嗅,與人體(ti)組織(zhi)不(bu)粘(zhan)連,具(ju)有(you)(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌(ji)體(ti)組織(zhi)的(de)反應性(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)少。特別適合作(zuo)為(wei)醫用材料。
硅橡膠的(de)用(yong)量
據(ju)中(zhong)國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業協會(hui)統計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)用量(liang)(liang)(liang)約(yue)達2.0萬t。根據(ju)觀(guan)研(yan)天下的(de)(de)(de)(de)新研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機(ji)硅材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)方面的(de)(de)(de)(de)用量(liang)(liang)(liang),可以大幅度提高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產(chan)量(liang)(liang)(liang)和單車(che)(che)(che)用量(liang)(liang)(liang)水平的(de)(de)(de)(de)提高(gao)都將推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工(gong)業對(dui)硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)(guo)家鼓(gu)勵(li)自(zi)主(zhu)品牌的(de)(de)(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零(ling)部件(jian)實現自(zi)主(zhu)化,《2012年(nian)度黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型目(mu)錄(征(zheng)求意見稿(gao))》為自(zi)主(zhu)品牌擴大在政(zheng)府采(cai)購(gou)的(de)(de)(de)(de)市場份(fen)額(e),為改(gai)變目(mu)前(qian)國(guo)(guo)內政(zheng)府采(cai)購(gou)以合資品牌產(chan)品為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)局面提供了(le)保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)品牌發(fa)展,國(guo)(guo)產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)(de)繁榮將為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)應用提供有力保障。預測未(wei)來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將以年(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此外,硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占(zhan)非(fei)石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因(yin)為(wei)石(shi)油(you)(you)(you)價(jia)(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲(zhang),同時我(wo)國在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)(ji)術(shu)方面(mian)取(qu)得突(tu)破,有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)技(ji)(ji)術(shu)在2005年(nian)前被幾家(jia)跨國公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目前我(wo)國已發展成為(wei)全球有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)(da)國,這2個方面(mian)原因(yin)使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)從(cong)2011年(nian)起開(kai)始低(di)于(yu)石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗(zong)石(shi)油(you)(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成為(wei)廉價(jia)(jia)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替代石(shi)油(you)(you)(you)基合(he)(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這將(jiang)極(ji)大(da)(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)市(shi)場空(kong)間,同時將(jiang)帶動硅(gui)油(you)(you)(you)、硅(gui)烷偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消費(fei)。